水力発電所への応用 日本

水力発電所アプリケーション

揚水式水力発電所は主に揚水式発電所として利用されています。電力系統の負荷が基本負荷より低い場合、余剰発電能力を利用して下流貯水池から上流貯水池に水を汲み上げ、位置エネルギーの形でエネルギーを蓄える水ポンプとして利用することができます。系統の負荷が基本負荷より高い場合、揚水式水力発電所は揚水式水力発電所として利用されます。

この負荷では、水力発電所として使用して電力を生成し、ピーク負荷を調整できます。したがって、純粋な揚水発電所は電力システムの電力を増やすことはできませんが、火力発電ユニットの経済的な運用を改善し、電力システム全体の効率を高めることができます。 1950年代以来、揚水発電ユニットは世界各国で広く注目され、急速に発展してきました。

初期に開発された、または高落差の揚水発電ユニットは、主に3機式を採用しており、発電機モーター、水力発電所、および水ポンプが直列に接続された構成になっています。その利点は、水力発電所とポンプが別々に設計されているため、効率が高く、発電と揚水時にユニットが同じ方向に回転し、発電から揚水へ、または揚水から発電へ迅速に変換できることです。同時に、水力発電所を使用してユニットを起動できます。その欠点は、コストが高く、発電所への投資が大きいことです。

斜流ポンプのランナーの羽根は回転することができ、揚程や負荷が変化しても良好な運転性能を持っていますが、水力特性と材料強度の制限により、1980年代初頭までに、その最高揚程はわずか136.2メートル（日本の高根第一発電所）でした。より高い揚程には、フランシスポンプ水力発電所が必要です。

揚水発電所には上部と下部の貯水池が設けられており、同じエネルギーを貯蔵する条件で、落差を増やすと貯蔵容量を減らし、ユニットの速度を上げ、プロジェクトコストを削減できます。その結果、300メートルを超える高落差の揚水発電所が急速に発展しています。世界で最も高い落差を持つフランシスポンプ水力発電所は、ユーゴスラビアのバイナバシュタ発電所に設置されています。その独立出力は315MW、水力発電所の落差は600.3メートル、ポンプの落差は623.1メートル、回転数は428.6rpmで、毎年稼働しています。